1、第一章 油气藏中的流体(Chapter1 Liquid of hydrocarbon reservoir)第一节 石油一、石油的概念及组成石油（又称原油）：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氧化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。（一）石油的元素组成主要是碳、氢、硫、氮、氧。尤其是碳、氢，两元素在石油中一般占9599%，平均为97.5%。除上述五种元素外，在石油中还发现其他微量元素，构成了石油的灰分。（二）石油的馏分、组分与化合物组成1石油的馏分组成石油的馏分：是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将石油切割不同沸点范围（即馏程）的若干部分，每一部分就是一
2、个馏分。2石油的组分组成石油的组分：石油化合物的不同组分对有机溶剂和吸附具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分，分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。3石油的化合物组成在近代实验室中，用液相色谱可将石油划分为饱和烃、芳烃、非烃及沥青质。4三者的关系石油的组分、化合物和馏分的大致对应关系如下：组分（溶剂分离） 化合物（热色谱鉴定） 馏分（热分离）油质 饱和烃 汽油苯胶质 芳香烃 煤油酒精苯胶质 非烃 柴油 沥青 沥青质 重油沥青 二、石油的化合物及特征（本节重点）（一）烃类化合物1正构烷烃其含量主要取决于：生成石油的原始有机质的类型； 原油
3、的成熟度：在石油中，不同碳原子数正烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线，称为正烷烃分布曲线。正烷烃分布曲线的应用：判断成油原始有机质类型、有机质成熟度、油源对比。2异构烷烃以异戊间二烯烷烃最重要，研究和应用最多的是植烷和姥鲛烷。主要来源于植物的叶绿素的侧链植醇或色素，为生物标志化合物。常用于油源对比和沉积环境研究。3环烷烃石油中的环烷烃多为五员环或六员环。随着成熟度的增高，由多环向单、双环转化，一般，单、双环占环烷烃的5055%；三环占环烷烃的20%；四、五环占环烷烃的25%。 4芳香烃芳香烃包括苯及其同系物，有多环芳烃和稠环芳香烃。（二）非烃化合物1含硫化合物：主要有硫醇（SH）、硫化物（S）（
4、包括硫醚 RSR、环硫醚）、二硫化物（SS）以及噻吩衍生物。2含氮化合物：可分为碱性和中性两大类。碱性含氮化合物主要是吡啶、喹啉、异喹啉及吡啶的同系物。中性含氮化合物有吡咯、吲哚、咔唑的同系物及酰胺等。原油中含有具有重要意义的中性含氮化合物，即卟啉化合物，它是石油有机成因的重要生物标志物。3含氧化合物：主要有酸性和中性两大类。酸性含氧化合物中有环烷酸、脂肪酸及酚，总称石油酸；中性含氧化合物有醛、酮等，其含量较少。 三、石油的分类Tissot和Welte(1978)提出的，该方案中的原油组成数据是指沸点210的馏分分析数据。该分类采用三角图解，以烷烃、环烷烃、芳烃N、S、O化合物作为三角图解的三
5、个端元。分为：石蜡型、环烷型、石蜡环烷型、芳香中间型、芳香环烷型和芳香沥青型六种类型。四、海陆相原油的基本区别海相 陆相以芳香中间型和石蜡环烷型为主，饱和烃占2570%，芳烃占2560%。以石蜡型为主，饱和烃占6090%，芳烃占1020%。含蜡量低 含蜡量高含硫量高 含硫量低V/Ni1 V/Ni-27 碳同位素 13C值1 1 1 1五、油田水的物理性质（简介）1比重2粘度3透明度、颜色4气味5导电性第四节 油气碳、氢稳定同位素一、同位素的概念及碳稳定同位素分馏机理（简介）同位素：指元素周期表中原子序数相同，原子量不同的元素。稳定同位素：指原子核的结构不是自发的发生改变。同位素分馏机理：1同位
6、素的交换反应2光合作用的动力效应3热力和化学反应的动力效应4同位素的物理化学效应二、稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准自然界中碳、氢稳定同位素的符号、丰度、比值及标准见下表：原子序数同位素丰度（%）同位素比 比值 标准及符号 比值符号1 1H 99.9852H 0.0152H/1H 1.510-4 标准平均大洋水缩写号SMOWD（，SMOW）6 12C 98.89213C 1.10813C/12C 1.1210-2 南卡罗来纳州白垩系皮狄组美洲拟箭石缩写号PDB 13C（，PDB）同位素比值的的计算： 1010)( rsrs RRRs :为样品的同位素比值；Rr：为标准的同位素比值。标准
7、之间的换算公式： 10)(1313 ABrC式中： ：为求取对B标准的 值；A13：为测得对 A标准的值；RAr、R Br：为A、B标准的 123/比值。三、油气中碳同位素的组成1原油 C3：一般：-22-33；平均值：-25-26。海相： 1值较高：-27-22；陆相： C13值偏低：-29-33。 随年代变化，微变低。随组分分子量的增大，急剧增大。2天然气 C13随天然气成熟度的不同而不同：生物成因气： C13-60-95 低热解成因气： ：-50-20 高以上两种气的混合气： ：-50-60天然气成份中： 13 2 31 4C，分子量增加， C13增大。3有机质和沉积物腐泥型有机质： C
8、3值偏低；腐殖型有机质： 13值偏高。植物： 1值一般在-24-34；水生植物：-6-19海泥有机质：-20；淡水有机质：-25；湖泥有机质：-29.5-34.5四、氢同位素在油气中的组成原油：一般在-80-160D:饱和烃芳烃非烃，D与 C13值没有明显的相关关系。天然气：D：-105-270，D与 存在不很明显的关系。第二章 油气生成与烃源岩(Chapter2 hydrocarbon generation and source rock)第一节 油气生成的原始物质一、油气生成的原始物质的来源油气生成的物质主要来源于生物的四大原始生物化学组成，它们是脂类化合物、蛋白质、碳水化合物、纤维素（木
9、质素） 。其中脂类化合物的元素组成和分子结构与石油的最接近，是形成石油的主要组成，而纤维素，尤其是木质素的组成与泥炭接近，是成煤的主要组成。天然有机质与石油平均元素组成C% H% S% N% O%碳水化合物 44 6 - - 50木质素 63 5 0.1 0.3 31.6蛋白质 53 7 1 17 22类脂 76 12 - - 12石油 84.5 13 1.5 0.5 0.5二、油气生成的原始物质的形成 沉积有机质：通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部分有机质称为沉积有机质。沉积有机质的形成：生物死亡之后，大部分氧化成简单的分子，只有一小部分由于沉积在乏氧环境中被泥沙埋藏起来而被保存下来
10、，成为沉积有机质（只占 0.8%左右） 。三、干酪根（本节重点）干酪根：沉积岩中所有不溶于非氧化型酸、碱和非极性有机溶剂的分散有机质（亨特，1979 年） 。（一）干酪根的形成1. 微生物降解作用阶段2. 腐殖质的形成阶段3. 干酪根的形成阶段（二）干酪根的结构及元素组成干酪根的元素组成中以 C 为主，其次为 H 和 O，还有 N、S 等。它们的一般分布范围是C：7090%，H：310%，O：319%，N：0.44 %，S：0.25%（据 Tissot，1984） 。分子结构：它是以环状结构为核心，带有各种烷基取代基核其它官能团的大分子，后者又彼此被次聚甲基或杂原子桥键所交联成的三维结构。（三
11、）干酪根的类型Tissot（1974）根据干酪根的元素分析采用 H/C 和 O/C 原子比绘制相关图，即范氏图（Van Krevelen 图） ，将其分为三大类：型干酪根：是分散有机质干酪根中经细菌改造的极端类型，或称腐泥型，富含脂肪族结构，富氢贫氧，H/C 高，一般为 1.51.7，而 O/C 低，一般小于 0.1，是高产石油的干酪根，生烃潜力为 0.40.7。 型干酪根：是生油岩中常见干酪根。有机质主要来源于小到中的浮游植物及浮游动物，富含脂肪链及饱和环烷烃，也含有多环芳香烃及杂原子官能团。H/C 较高，约 1.31.5，O/C 较低，约 0.10.2，其生烃潜力较高，生烃潜力为 0.30
12、.5。 型干酪根：是陆生植物组成的干酪根，又称腐殖型。富含多芳香核和含氧基团。H/C 低，通常小于1.0，而 O/C 高，可达 0.20.3，这类干酪根生成液态石油的潜能较小，以成气为主，生烃潜力为0.10.2。 第二节 沉积有机质的成烃演化一、油气成因现代模式（本节重点、难点）根据有机质的性质变化和油气生成沉积有机质的成烃演化可划分为三个阶段：成岩作用阶段、深成作用阶段和准变质作用阶段；相应地又按有机质的成熟程度将有机质成烃演化划分为未成熟阶段、成熟阶段和过成熟阶段，镜质体反射率 Ro 与有机质的成烃作用和成熟度有良好有的对应关系。门限温度：随着埋藏深度的增加，当温度升高到一定数值，有机质才
13、开始大量转化为石油，这个温度界限称门限温度。门限深度：与门限温度相对应的深度称门限深度。成岩作用阶段未成熟阶段：该阶段以低温、低压和微生物生物化学为主要特点，主要形成的烃是生物甲烷气，生成的正烷烃多具明显的奇偶优势。成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟油。该阶段 Ro 小于 0.5%。 深成作用阶段成熟阶段：为干酪根生成油气的主要阶段。按照干酪根的成熟度和成烃产物划分为两个带。生油主带：Ro 为 0.51.3%，又叫低中成熟阶段，干酪根通过热降解作用主要产生成熟的液态石油。该石油以中低分子量的烃类为主，奇碳优势逐渐消失，环烷烃和芳香烃的碳数和环数减少。 凝析油和湿气带：R
14、o 为 1.32.0%，又叫高成熟阶段，在较高的温度作用下，剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解形成轻烃，在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时，发生逆蒸发，形成凝析气和更富含气态烃的湿气。 准变质作用阶段过成熟阶段：该阶段埋深大、温度高，Ro2.0%。已经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷，该阶段也称为热裂解甲烷（干）气阶段。 二、有机质演化的主要控制因素温度和时间（一）作用机理1温度化学动力学定律的一级反应方程： kcdt速度常数 k 与时间是线性相关，k 由阿氏方程求得： RTEAe2时间 tCoKdc0ktColn一级反应方程积分：阿氏方程取对数：（
15、1）代入（2）式，推导得：从以上化学定律的原理可以得出以下几点：有机质在反应过程中，温度起决定作用，时间有补偿作用；时间的补偿是有限的，温度所产生的热量应超过活化能 E。（二）时间温度指数（TTI） （实验课讲解）第三节 油气生成理论的进展（选讲）一、未熟-低熟油形成机理1未熟-低熟油的概念未熟低熟油：指所有非干酪根晚期热降解成因的各种低温早熟的非常规油气，包括在生物甲烷气生烃高峰之后，在埋藏升温达到干酪根晚期热降解大量生油之前，经由不同生烃机制的低温生物化学反应生成并释放出来的液态和气态烃。2未熟低熟油的成因（1）强还原咸化环境藻类成烃（2）盐湖相沉积有机质在低温条件下转化成烃)1(ln1
16、otk )2(1lnl TREAkbTREt1ln（3）含煤岩系特殊的富氢显微组分早期成烃 内因：有机质类型外因：局部咸化环境、较高的地温梯度二、煤成烃的形成1煤成烃的概念煤成烃：煤系地层的有机质在不同的演化阶段，其富氢组分所生成的气态和液态烃类。2煤成烃的演化特点：沥青化作用 三、凝析气藏的形成机理1凝析气藏的概念凝析气（凝析油）：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体，称凝析气。开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油，称凝析油。2 凝析气藏的相态特征 烃类纯物质的相态临界温度：液体能维持液相的最高温度，称为临界温度。高于临界温度时，不论压力多
17、大，该物质也不能凝结为液体。临界压力：在临界温度时该物质气体液化所需的最低压力，称为临界压力。高于此压力时，无论温度多少，液体和气体不会共存。 多组分烃类相态及凝析气藏的形成3凝析气藏的形成条件 在烃类物系中气体数量必须胜过液体数量，才能为液相反溶于气相创造条件。 地层埋藏较深，地层温度介于烃类物系的临界温度与临界凝结温度之间，地层压力超过该温度时的露点压力，这种物系才可能发生显著的逆蒸发现象。第四节 油气形成的地质条件一、油气生成的地质环境（本节重点、难点）晚期生油理论认为：油气生成必须具备两个条件，一是有足够的有机质并能保存下来；一是要有足够的热量保证有机质转化为油气。1大地构造环境主要有
18、三种情况，欠补偿环境、过补偿环境和补偿环境，只有长期持续下沉伴随适当升降的补偿环境，能保证大量有机质沉积下来，而且造成沉积厚度大，埋藏深度大，地温梯度高，生储频繁相间广泛接触，有助于有机质向油气转化并排烃的优越环境。2岩相古地理环境主要有海相和陆相，海相中浅海大陆架、三角洲区以及海湾、泻湖这些环境，对有机质的保存和转化有利，是有利的生油区域；陆相中半深湖深湖相区，汇集大量的有机质，沉积快，还原环境，有利于生油；浅湖、沼泽区以高等植物为主，可形成型干酪根，是生气的主要区域。二、有机质转化成油的影响因素1细菌： 2温度：起决定作用。3时间：时间对温度有补偿作用。4催化剂：5其它：第五节 天然气的成
19、因类型 天然气按成因可分为四种类型：生物成因气、油型气、煤型气和无机成因。一、生物成因气在成岩作用阶段因微生物化学作用而形成，化学组成以甲烷为主，含量高于 98%，重烃含量小于 0.2%，为典型的干气； 13C 值一般为-55-90。二、油型气有机质在深成作用阶段热力作用下以及石油热裂解形成，化学成分重烃含量大于 5%，最高可达40%50%，过成熟气以甲烷为主， 13C 值随成熟度增高而增大，从 -55-35。 三、煤型气是煤系地层中的有机质在热演化过程中而生成的。化学组成重烃含量可达 10%以上，甲烷一般占 70%95%，含有非烃成分； 13C 值一般为-41.-24.9 。 四、无机成因气
20、由地壳内部、深海大断裂、深海沉积物形成，化学组成甲烷占优势，非烃含量较高； 13C 值大于-20。 第六节 烃源岩及其地球化学研究一、烃源岩的定义烃源岩：指富含有机质能生成并提供工业数量油气的岩石。如果只提供工业数量的天然气，称为气源岩。由生油岩组成的地层叫生油层。在相同的地质背景下和一定的地史阶段中形成的生油岩与非生油岩的组合称为生油层系。二、生油岩的岩石类型岩石类型：泥质岩类的泥岩、页岩等；碳酸盐岩类的泥灰岩、生物灰岩以及富含有机质的灰岩等。三、生油岩的有机地球化学研究（本节重点）1有机质的丰度常用指标有有机碳、氯仿沥青“A” 、总烃，一般这些指标高，丰度高。2有机质的类型常用的指标有化学
21、分析法，采用 H/C 和 O/C 原子比绘制相关图，即范氏图（ Van Krevelen 图）来判断；热解资料的氢指数和氧指数；有机质的显微组分；生物标志化合物来确定。型、型干酪根为主要生油母质，型干酪根为主要生气源岩。3有机质的成熟度可用镜质体反射、孢粉和干酪根颜色、岩石热解资料、正烷烃奇偶优势来确定，颜色越深，Ro 大于0.5%，CPI 值接近 1 为成熟源岩。 4有机质的转化指标可用总烃/有机碳或氯仿沥青“A”/有机碳。 根据以上资料对烃源岩进行综合评价。第七节 石油的地球化学对比一、油源对比的意义二、常用指标对比的原则：性质相同的两种油气应源于同一母岩；母岩排出的石油应与母岩中残留的石
22、油相同，实际上油气在运移过程中会受到各种因素的影响，因此，相似即同源。（一）正烷烃分布曲线（二）微量元素（三）生物标志化合物1.卟啉2.异戊二烯烷烃和甾萜化合物（四）碳同位素（五）轻烃的配对分子三、气源对比及天然气成因分类第三章 储集层和盖层(Chapter3 reservoir bed and cap formation)第一节 储集层的物性参数储集层：凡具有一定的连通孔隙，能使液体储存，并在其中渗滤的岩层，称为储集层。储集层中储集了油气称含油气层。投入开采后称产层。一、储集层的孔隙性绝对孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。Pt=Vp/Vt*100%有效孔隙度：指彼此连通
23、的，且在一般压力条件下，可以允许液化在其中流动的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。Pe=Ve/Vt*100% 二、储集层的渗透性渗透性：指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。达西定律：K：为岩石的渗透率，其大小与岩石本身的性质有关。绝对渗透率：单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应，测得的渗透率称为绝对渗透率。有效渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。油气水分别用Ko、Kg、Kw表示。相对渗透率：对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值，称为该相流体的相对渗透率。油气水分别表示
24、为Ko/K、Kg/K、Kw/K。 三、储集层的孔隙结构1. 概念LPAKQ孔隙结构：指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。2. 研究方法 孔隙铸体薄片法：把岩石切片，孔隙注入红颜色的胶体，制成薄片，在镜下观察其孔隙及喉道的类型、形状、大小等特征。 扫描电镜：放大倍数增大。 压汞曲线法 四、流体饱和度流体饱和度：油、气、水在储集岩孔隙中的含量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。第二节 碎屑岩储集层碎屑岩储集层的岩类包括：砾岩，含砾砂岩，中、粗砂岩，细砂岩及粉砂岩，其中物性最好的是中细砂岩和粗粉砂岩。一、碎屑岩储集层的孔隙类型粒间孔隙 特大孔隙铸模孔隙组分内孔隙裂
25、缝二、影响碎屑岩储集层储集性的因素 （本节重点）1沉积作用是影响砂岩储层原生孔隙发育的因素矿物成分：矿物的润湿性强和抗风化能力弱，其物性差。 岩石结构：包括大小、分选、磨圆、排列方式。当分选系数一定时，粒度越大，有效空隙度和渗透率越大；粒度一定时，分选好，孔渗增高立方体排列，孔隙度最大，渗透率最高。杂基含量：含量高，多为杂基支撑，孔隙结构差；以泥质、钙泥质胶结的岩石，物性好。2成岩后生作用是对砂岩储层原生孔隙的改造及次生孔隙形成的因素压实作用结果使原生孔隙度降低；胶结作用使物性变差；溶解作用的结果，改善储层物性。三、碎屑岩储集层的形成环境及分布（难点）砂岩体：是指在一定的地质时期，某一沉积环境
26、下形成的，具有一定形态、岩性和分布特征，并以砂质为主的沉积岩体。碎屑岩储集层多分布在陆相沉积环境，从剥蚀区开始的冲积扇环境到深湖中的浊积扇环境均有良好的储集砂体。1冲积扇砂砾岩体：孔隙结构中等，各亚相带的岩性特征有差别，因此其渗透性和储油潜能也有变化。以扇中的辫状河道砂砾岩体物性较好。 2河流砂岩体：边滩砂岩体中部储油物性较好，向上、向两侧逐渐变差。河床砂砾岩体平面呈狭长不规则条带状，剖面上呈透镜状，顶平底凸，物性一般中部好，向顶、向两侧变差。3三角洲砂岩体：有三角洲平原的分流河道砂岩体，三角洲前缘的水下分流河道、河口砂坝、远砂坝，前三角洲的席状砂。以前缘带的砂坝砂岩体和前三角洲的席状砂岩体，
27、分选好，粒度适中，为三角洲储集层最发育的相带。 4湖泊砂岩体：集中于滨湖区和浅湖区，粒度适中，分选、磨圆好，胶结物多为泥质，浅湖区为泥质和钙质混合，相对来讲，浅湖区砂体物性优于滨湖区。5滨海砂岩体：有超覆和退覆砂岩体、滨海砂洲、走向谷砂岩体，滨海砂岩体，岩性以中、细砂为主，分选磨圆好，松散，物性好。 6浊流砂岩体：由根部前缘，由下部上部，物性变好，前方和上部可构成良好的储集层。7风成砂岩体：由成份纯，圆度好，分选佳，胶结弱的砂粒组成，孔隙渗透性好，最有利的碎屑岩储集体。 第三节 碳酸盐岩储集层一、碳酸盐岩储集层的孔隙类型1. 原生孔隙：粒间孔隙，包括遮蔽孔隙；粒内孔隙：生物体腔孔隙，鲕内孔隙；
28、生物骨架孔隙；生物钻孔孔隙；鸟眼孔隙。2. 次生孔隙：晶间孔隙；角砾孔隙；溶蚀孔隙：粒内溶孔或溶模孔，粒间溶孔，晶间溶孔，岩溶溶孔洞；裂缝：构造裂缝，非构造裂缝：成岩裂缝，风化裂缝，压溶裂缝。在实际工作中，常把裂缝性碳酸盐岩储层的孔隙空间系统分为：裂缝孔隙系统：油气渗流通道，是成为高产井的重要条件之一。基块孔隙系统：是油气的主要储集空间，也是获得稳产的关键。三、 碳酸盐岩储集层的类型1. 孔隙型储集层（包括孔隙裂缝性）2. 溶蚀型储集层3. 裂缝型储集层4. 复合型储集层三、影响碳酸盐岩储集层的因素及分布规律（本节重点）1影响孔隙型储集层发育的因素及分布规律 影响因素：沉积特征（沉积环境），即
29、其孔隙度、渗透率大小与粒度、分选、磨圆、杂基含量以及造礁生物发育程度。分布规律：分布在高能环境或有利生物礁形成的环境，能形成好的粒间晶间孔隙。2影响溶蚀型储集层发育的因素及分布规律影响因素：碳酸盐岩溶解度：与成分、结构有关。地下水的溶蚀能力：取决于地下水的PH值、CO 2含量、SO 42含量、温度、压力。分布规律： 受岩性因素控制：主要分布在厚层、质纯、粗结构的碳酸盐岩层段，特别是白云岩； 受地下水活动的控制：发育于富含CO 2的地下水活动地带，主要在古风化壳带（古岩溶带）； 受构造因素控制：在构造裂缝发育的部位，为溶蚀裂缝的主要分布区。3影响裂缝型储集层发育的因素及分布规律影响因素： 岩性控
30、制因素； 构造的控制作用； 地下水的控制作用。分布规律：在质纯、脆性大，构造强烈的部位，以及地下水活跃的地区。四、碳酸盐岩与碎屑岩储层的区别1. 碳酸盐岩储集层储集空间的大小、形状变化很大，其原始孔隙度很大而最终孔隙度却较低。因易产生次生变化所决定。2. 碳酸盐岩储集层储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大。以粒间孔等原生孔隙为主的碳酸盐岩储层其空间分布受岩石结构控制，而以次生孔隙为主的碳酸盐岩储层其储集空间分布与岩石结构特征无关系或关系不密切。3. 碳酸盐岩储集层储集空间多样，且后生作用复杂。构成孔、洞、缝复合的孔隙空间系统。4. 碳酸盐岩储集层孔隙度与渗透率无明显关系。孔隙大小主要
31、影响孔隙容积。总之，碳酸盐岩储层的主要特点：储集空间发育具不均一性或突变性，也称各向异性。第四节 其它岩类储集层（简介）一、火山岩储集层二、结晶岩储集层：三、泥质岩储集层第五节 盖层一、盖层的概念盖层：指在储集层的上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。常见的盖层： 石膏、盐岩 占33%泥岩、页岩 占65%致密灰岩 占2%二、盖层的封闭机制1. 盖层较致密：岩石孔径小，渗透性差。2. 无或少开启裂缝：即使产生裂缝，由于其可朔性较好，也容易弥合成为闭合裂缝。3. 盖层具较高的排替压力排替压力：是指某一岩样中的润湿相流体被非润湿相流体开始排替所需的最低压力。4. 异常压力带阻止油气向上逸散而成为盖层三、
32、盖层的研究方法 气体吸附法：测定微孔隙结构特征。 压汞法 盖层扩散系数的测定 生储盖组合的研究第四章 圈闭和油气藏(Chapter4 trap and hydrocarbon reservoir)第一节 圈闭和油气藏概述一、圈闭的概念和发展油气圈闭：油、气、水流体，在其力场强度的作用下，油气将由高势区向各自的低势区流动，这种储集层中被高油或气势面、非渗透性遮挡单独或联合封闭而形成的油或气的低势区，称为油气圈闭。二、圈闭和油气藏的分类 按成因可将圈闭分为：构造、岩性、地层、水动力和复合圈闭五大类。圈闭成因分类系统表 大类 构造圈闭 岩性圈闭 地层圈闭 水动力圈闭 复合圈闭 1背斜圈闭 1透镜体型
33、 1地层超覆圈闭 1构造鼻和阶地型水动力圈闭 1构造-地层复合圈闭 2断层圈闭 2上倾尖灭型 2不整合圈闭 2单斜型水动力圈闭 2水动力-构造复合圈闭 3裂缝性背斜圈闭 3礁型圈闭 3古潜山圈闭 3纯水动力圈闭 3地层-水动力复合圈闭 亚类4刺穿圈闭 4沥青封闭圈闭 4构造-地层-水动力复合圈闭 三、圈闭和油气藏的度量（本节重点）（一）圈闭的度量1闭合度（高）和闭合面积的确定闭合度：是指圈闭顶点到溢出点的等势面垂直的最大高度。溢出点：是指圈闭容纳油气的最大限度的位置。闭合点：从另一角度来描述溢出点的特征，意即闭合的最低点，低于该点位置，圈闭就不存在了（不闭合），或超出圈闭的范围。2有效孔隙度和
34、储集层有效厚度的确定（二）油气藏的度量1油气藏的概念油气藏：是相当数量的油气在单一圈闭中的聚集，在一个油气藏内具有统一的压力系统和统一的油、气、水界面，是地壳中最基本的油气聚集单元。2油气藏内油、气、水的分布3度量参数对于油气藏来讲，其大小通常是用储量来表示的，主要用到以下几个参数和术语。（1）油气藏高度和油气柱高度油气藏高度：是指油气藏顶（闭合高和储层顶面交点）到油气水界面的最大高差。油气柱高度：是指油气的最高点到最低点的海拨高度。（2）含油边界和含油面积油（气）水界面与储集层顶、底面的交线称为含油边界。其中与顶面的交线称为外含油（气）边界，与底面的交界称为内含油（气）边界。由相应含油边界所
35、圈定的面积分别称为内含油面积和外含油面积。（3）气顶和油环气柱高度等于油气藏顶到油气界面的垂直距离，油环高度等于油气藏高度减去气柱高度。第二节 构造圈闭和油气藏构造圈闭：是由于地壳运动使储集层顶面发生了变形或变位而形成的圈闭，在其中聚集了烃类之后就称为构造油气藏。一、背斜圈闭及油气藏背斜圈闭：由于储集层发生褶皱变形，其上部又为非渗透性岩层所覆盖遮挡，底面或下倾方向被高油气势面或非渗透性岩层联合封闭而形成的圈闭即为背斜圈闭，聚集油气后，成为背斜油气藏。（一）背斜圈闭的特征（二）背斜油气藏的基本特征（三）背斜油气藏的形成机理及成因分类（本节重点）1褶皱作用形成的背斜油气藏2与基底活动有关的背斜圈闭
36、和油气藏3与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭及油气藏4与塑性流动物质有关的背斜圈闭及油气藏5与剥蚀作用及压实作用有关的差异压实背斜及油气藏二、断层圈闭及油气藏断层圈闭：是指沿储集层上倾方向受断层遮挡所形成的圈闭，聚集油气后即成为断层油气藏。（一）断层在油气藏形成中的作用（本节重点）封闭作用：断层是否起封闭作用取决于断层本身是否封闭和断层两盘岩性的接触关系。其结果是形成油气藏。通道作用：成为油气运移的通道。其结果是油气运移至浅处，若遇圈闭可形成次生油气藏；若无遮挡油气逸散至地面而散失。（二）断层圈闭和油气藏的类型（本节重点）断层圈闭的形成条件是断层必须是起封闭作用的，那么在平面上必须是断层线与储集层
37、的构造等高线构成闭合的状态才能形成圈闭。那么根据断层与储集层的平面组合关系，可将断层圈闭分为以下四种基本类型：1弯曲或交错断层与单斜构造结合组成的圈闭和油气藏。2三个或更多断层与单斜或弯曲岩层结合形成的断层或断块圈闭和油气藏。3单一断层与褶曲结合形成的断层圈闭和油气藏。4逆和逆掩断层与背斜的一部分结合形成的逆（或逆掩）断层圈闭和油气藏。（三）断层油气藏的基本特征断层油气藏的基本特征主要是沿断层附近储集层因岩层被挤压破裂而渗透性变好；断层的发育使油气藏复杂化，构造断裂带内的油气藏被断层切割为许多断块，分隔性强，各断块内含油层位、含油高度、含油面积很不一致；油气常富集在断层靠油源一侧。三、裂缝性背
38、斜圈闭和油气藏裂缝性背斜圈闭：在背斜构造控制下，致密而脆性的非渗透性岩层，由于各种原因可以出现裂缝特别发育而使孔隙度和渗透性变好的局部地区，周围则为非渗透性围岩和高油气势面联合封闭形成的油气低势区，称为裂缝性背斜圈闭。聚集了油气之后即形成裂缝性背斜油气藏。（一）裂缝性背斜油气藏的基本特征此类油气藏油气分布总体上受背斜构造控制，但具有油气分布不规则的特征。由于储层非均质性严重，裂缝的发育与储集岩性质和所受构造作用的强弱有密切关系，使油气藏的油气产量，油气柱高度及油气层压力分布极不均一。（二）裂缝性背斜油气藏的基本类型按储集层的岩石类型，可分为碳酸盐岩和其它沉积岩两大类。四、刺穿圈闭及油气藏（一）
39、形成机理刺穿圈闭：地下岩体（包括软泥、泥膏岩、盐岩及各种侵入岩浆岩）侵入沉积岩层，使储集层上方发生变形，其上倾方向被侵入岩体封闭而形成的圈闭称为刺穿圈闭。（二）刺穿油气藏的主要类型按储层与刺穿岩体的相互关系，可分为：盐栓（核）遮挡圈闭和油气藏；盐帽沿遮挡圈闭和油气藏；盐帽内透镜状圈闭和油气藏，除外，其余二类油气藏多呈层状展布。第三节 岩性圈闭和油气藏岩性圈闭：储集层的岩性在横向上发生变化，四周或上倾方向为非渗透性岩层遮挡而形成的圈闭称岩性圈闭。聚集油气之后形成岩性油气藏。一、砂岩透镜体岩性圈闭和油气藏透镜体岩性圈闭四周均为非渗透性岩层，无溢出点，圈闭的大小受非渗透性围岩所限，往往难以形成大规模
40、的油气藏。发育背景：碎屑岩透镜体岩性圈闭多与岸带附近的砂体有关，常见的有河道砂体，三角洲分流河道砂体，沿岸带分布的河口坝、堡坝砂体。二、砂岩上倾尖灭岩性圈闭和油气藏上倾尖灭型岩性油气藏上倾方向为非渗透性岩层遮挡，油气仍成层状分布，圈闭的闭合面积由通过溢出点的储集层构造等高线和岩性尖灭线所圈定，两者在平面上必须闭合才能形成圈闭。在平面上，岩性尖灭线和构造等高线有三种组合形式：弯曲的尖灭线与平直的构造等高线；平直的尖灭线与弯曲的构造等高线；两者都弯曲。发育背景：储层多以碎屑岩为主，发育的沉积类型与透镜体岩性圈闭类似，有河道砂体侧翼、岸带附近的三角洲砂岩体前缘或侧翼、滨岸砂坝、水下扇的前缘或侧翼等。
41、由于岸线附近常形成与岩性尖灭有关的呈带状分布的油气藏，故常把这类油气藏带称海滨线油气藏带。三、生物礁圈闭和油气藏礁型圈闭：是指礁组合中具有良好孔、渗性的储集岩体被周围非渗透性岩层和下伏水体联合封闭而形成的圈闭。礁型圈闭中聚集了油气之后就形成礁型油气藏。礁型油气藏根据油气分布的控制因素可分为：1.整个生物礁形成统一的古地貌突起，油气藏居于岩礁突起顶部，底部有水。油气的分布类似于古潜山油气藏。2.礁体内岩体物性不均匀，油气仅分布于礁体内部局部渗透带中，油气藏受礁体古地貌与物性双重控制。3.生物礁产状呈背斜，油气藏受礁体和背斜构造双重控制。第四节 地层圈闭和油气藏地层圈闭：主要是由于储集层纵向连续性
42、发生中断而形成的圈闭。这里指狭义的地层圈闭，即不整合圈闭：是指储集层的上倾方向直接与不整合面相切封闭而形成的圈闭。储层可位于不整合面之上或之下。一、地层超覆圈闭和油气藏地层超覆圈闭和油气藏：在不整合面上由于地层超覆沉积的砂岩体直接与不整合面接触，不整合面从下面与储集层上倾方向相切，并对储集层上倾方向起支撑和封闭作用。储集层的下倾方向则为水体或非渗透性岩层联合封闭。二、地层不整合圈闭和油气藏（本节重点）1、不整合面下不整合油气藏不整合面下不整合油气藏：不整合面在储集层上面对储集层上倾方向进行封闭，储层两侧仍为不渗透岩层封闭。油气藏为层状，闭合面积由通过溢出点的储层构造等高线和储层剥蚀线形成的闭合
43、区来决定。它是原来的古构造（如背斜、单斜）被剥蚀掉一部分，后又被新的沉积物所覆盖而形成的。有时也称它为潜伏剥蚀构造油气藏。2古潜山圈闭和油气藏古潜山圈闭和油气藏：是由长期遭受风化剥蚀的古地形突起被上覆不渗透岩层所覆盖形成圈闭条件，油气聚集其中而形成的。也称它为潜伏剥蚀突起油气藏。油源来源于古潜山外部，经构造断裂、物理风化和化学风化作用使不同岩类组成的“潜山”储集体遭受风化、淋滤、溶蚀作用而形成渗透性良好的缝网裂缝系统成为油气聚集的空间，而不整合面及断层面等供油通道，则成为古潜山油气藏形成的必要条件。油气藏呈块状分布，不受层位控制。3基岩油气藏基岩油气藏：是指油气储集于沉积岩基底结晶岩系中的油气
44、藏。实际上它是属于特殊类型的古潜山油气藏。其储集空间、运移通道、油气藏特征均与古潜山油气藏相同，它与古潜山油气藏的区别主要在于：储集层类型，古潜山为沉积岩裂缝、溶蚀孔洞为主要的储集空间；基岩油气藏为变质结晶岩，构造运动和风化作用产生的裂缝为其主要的储集空间。油气来源，古潜山油气藏油气可来源于比潜山时代新的生油岩，也有与潜山同时代或比潜山老的生油岩；而基岩油气藏的油气只能来源于不整合面以上的沉积岩系的生油岩，不可能来源于基岩下面的生油岩。第五节 水动力圈闭和油气藏（难点）水动力圈闭：在水动力作用下，储集层中被高油、气势面，非渗透性遮挡单独或联合封闭而形成的油或气的低势区称为水动力圈闭。一、水动力
45、圈闭的形成机制Hubbert(1940)将单位质量的流体所具有的机械能之和定义为流体的势（），也就是说，流体在其达到势能最低值以前，总是在各自力场的支配下，由各自的高势区向低势区流动。由油、气、水的势能公式： w = gZ + P/ w o = gZ + P/ o g = gZ + P/ g 和静水柱压力：P = wHg推导得出：)183(Zhowo在静水条件下，hw 为定值，U 为常数，油气势只与高程 Z 成反比，油气等势线与构造等高线平行，构造高部位为低势区。在动水条件下，hw 顺水流方向降低，为一变量。油气势取决于水动力 hw 和高程 Z 。由 UO-VO 和 Ug-Vg 确定的 ho、
46、hg 等值线构成的闭合区为水动力圈闭的位置。二、水动力圈闭的类型及其形成的基本条件由水动力因素起主导控制作用的水动力圈闭主要有三种类型：1鼻状构造和构造阶地型水动力圈闭2单斜型水动力圈闭3纯水动力油气藏第六节 复合圈闭和油气藏复合圈闭：将储集层上方或上倾方向由构造、地层和水动力因素中两种或两种以上因素共同封闭而形成的圈闭称为复合圈闭。1构造地层复合油气藏2构造水动力复合油气藏3地层水动力复合圈闭和油气藏4构造地层水动力复合圈闭和油气藏第五章 石油和天然气的运移(Chapter5 hydrocarbon migration)第一节 油气运移概述油气运移：当石油、天然气受到某种自然动力的驱使在地壳
47、中发生位置移动时，称为油气运移。初次运移：是指生油层中生成的石油和天然气，从生油层向储集层（或输导层）中的运移。是油气脱离烃源岩的过程，又称为排烃。油气二次运移：是指油气脱离生油岩后，在孔隙度、渗透率较大的储集层中或大的断裂、不整合面中的传导过程。它包括聚集起来的油气由于外界条件的变化而引起的再次运移。第二节 油气初次运移一、油气初次运移的动力（本节重点、难点）1压实作用压实作用：是沉积物在上覆沉积负荷作用下，沉积物致密程度增大的地质现象，在压实作用过程中，沉积物通过不断排出孔隙流体，孔隙度不断减少，孔隙流体压力基本保持静水压力，称为正常压实或压实平衡状态。在正常压实过程中，当烃源岩生成的油、气溶解在孔隙水中，就能够随着孔隙水一起被压实排出，实现油气的初次运移。欠压实：如果由于某种原因孔隙流体的排出受到阻碍，孔隙度不能随上覆负荷的增加而相应减少，孔隙流体压力常具有高于静水压力的异常值，这种压实状态就称为欠压实或压实不平衡。)193(hgwg如果排水不畅，造成欠压实，可以延缓孔隙流体的排出，如果流体的排出正好被推迟到主要生油时期，则将对油气初次运移起到积极作用。还有利于有机质的热成熟，也是驱使油气进行初次运移的潜在动力。2热力作用由于埋藏深度的增加，孔隙体积膨胀远远小于孔隙流体的膨胀，造成异常高压，为油气运移提供了一个动力。 3烃类及非烃气体生成的
